DE102006009102A1 - Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Hedwig Katsivelos
Roman Eder
Stephan Dr. Wild
Ralf Brünemann
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfaßt mindestens einen Zylinder (1) mit einem darin geführten Kolben (2) und mit einem Brennraum (3), einen den Brennraum (3) begrenzenden Zylinderkopf (4) mit zwei Einlaßventilen (5) pro Zylinder (1) sowie zwei Einlaßkanäle (7, 8) pro Zylinder (1), die Gas über die beiden Einlaßventile (5) durch den Zylinderkopf (4) hindurch in den Brennraum (3) führen. In den beiden Einlaßkanälen (7, 8) ist je ein verstellbares Steuerelement (9, 10) zur Verwirbelung des in den Brennraum (3) einströmenden Gases angeordnet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Strömungsverhältnisse in den beiden Einlaßkanälen (7, 8) separat voneinander durch die beiden Steuerelemente (9, 10) eingestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine.
  • Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, wird eine hohe Leistungsausbeute bei geringem Schadstoffausstoß angestrebt. Eine der bekannten Maßnahmen zur Erreichung dieses Ziels besteht darin, in einem Saugrohr der Brennkraftmaschine, durch das Gas zur Verbrennung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine eingeleitet wird, Steuerelemente beispielsweise in Form von Klappen oder Leitblechen einzubauen. Die Steuerelemente begünstigen die Gemischbildung und Verbrennung, indem sie Einfluß auf Strömungsform und Turbulenz im Einlaßkanal und Brennraum nehmen. Erhöhte Turbulenz im Einlaßkanal fördert die Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei Motoren mit Saugrohreinspritzung. Darüber hinaus wird eine intensivere Ladungsbewegung im Brennraum bei erhöhter Turbulenz erzeugt, die die Verteilung des Kraftstoff/Luft-Gemisches unterstützt und die Verbrennung verbessert. Dadurch kann bei Teillast rückgeführtes Abgas der Verbrennungsluft zugemischt werden. Der Motor wird entdrosselt und als Folge davon der Kraftstoffverbrauch vermindert.
  • Zur Beeinflussung des Saugluftstromes ist ein Einlaßsystem bekannt, bei dem ein rohrförmiges Drosselmittel in einem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. In das Rohr sind Ausnehmungen eingebracht, durch die innerhalb des Rohrs strömendes Gas zu zwei Einlaßventilen der Brennkraftmaschine strömen kann.
  • Die bekannten Maßnahmen zur Turbulenzbildung im Einlaßsystem sind in ihrer Wirkung nicht immer zufriedenstellend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einlaßsystem mit verbesserter Gasführung anzugeben sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei dem die Ausbildung von Verwirbelungen im Brennraum verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird bezüglich des Einlaßsystems durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich des Verfahrens durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 11 gelöst.
  • Es wird ein Einlaßsystem vorgeschlagen, bei dem die Brennkraftmaschine mindestens einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben und mit einem Brennraum umfaßt. Des weiteren ist ein den Brennraum begrenzender Zylinderkopf mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder vorgesehen. Zwei Einlaßkanäle pro Zylinder führen Gas über die beiden Einlaßventile durch den Zylinderkopf hindurch in den Brennraum. In den beiden Einlaßkanälen ist je ein verstellbares Steuerelement zur Verwirbelung des in den Brennraum einströmenden Gases angeordnet. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Strömungsverhältnisse in den beiden Einlaßkanälen separat voneinander durch die beiden Steuerelemente eingestellt.
  • Die Anordnung und das Verfahren erlauben es, die beiden Steuerelemente in unterschiedliche Positionen zu bringen. In den beiden Einlaßkanälen des gleichen Zylinders entstehen unterschiedliche Strömungsverhältnisse, die sich durch die beiden Einlaßventile in den Brennraum fortsetzen. Nebeneinander strömen unterschiedliche Teilströme in den Brennraum, die bei geeigneter Steuerung mehrere Freiheitsgrade bei der Ausbildung von Wirbeln im Brennraum ermöglichen. Es können als "Drall" oder "Tumble" bezeichnete Wirbel oder eine Kombination davon im Brennraum erzeugt werden. Als "Drall" werden Wirbelformen bezeichnet, deren Wirbelachse in Strömungsrichtung liegt, während mit "Tumble" solche Wirbel bezeichnet werden, deren Wirbelachse quer zur Strömungsrichtung liegt.
  • Die Anordnung und das Verfahren sind insbesondere bei aufgeladenen Direkteinspritzer-Motoren geeignet. Es ist eine Verbesserung des Brennverfahrens erzielbar. Die Gemischbildung ist verbessert. Die Abgasrückführungsrate kann erhöht werden. Darüber hinaus ist ein Einsatz auch ohne Verbrennungsluftaufladung sowie bei Saugrohreinspritzern möglich.
  • Es kann zweckmäßig sein, zwischen beiden Steuerelementen eine Kopplung vorzusehen. Einer gewählten Einstellung des einen Steuerelementes ist dann eine fest vorgegebene weitere, ggf. abweichende Einstellung des weiteren Steuerelementes zugeordnet. Vorteilhaft sind die beiden Steuerelemente zur voneinander unabhängigen Betätigung vorgesehen. Mittels geeigneter Steuereinrichtungen lassen sich sämtliche möglichen Freiheitsgrade der Wirbelbildung ausnutzen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Steuerelement ein Drosselelement. Die voneinander abweichenden Strömungsverhältnisse in den beiden Einlaßkanälen werden hier durch unterschiedliche Drosselung, also durch unterschiedliche Einströmgeschwindigkeiten bzw. -mengen erzeugt. Alternativ oder in Kombination dazu kann es vorteilhaft sein, daß das jeweilige Steuerelement ein die Strömungsrichtung des Gases beeinflussendes Strömungsleitelement ist. Durch eine damit einhergehende aerodynamische Formgebung läßt sich eine über den freien Strömungsquerschnitt des jeweiligen Einlaßkanals ungleichmäßige Strömungsverteilung einstellen. Das zugeordnete Einlaßventil wird ungleichmäßig angeströmt, was eine gesteuerte Wirbelbildung im Brennraum begünstigen kann.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung liegt das Steuerelement im geöffneten Zustand vollständig außerhalb eines freien Strömungsquerschnittes vom zugeordneten Einlaßkanal. Bei bestimmten Betriebszuständen wie Vollast oder dgl. erfolgt eine vollständig ungedrosselte und in der Richtung unbeeinflußte Einströmung. In Kombination mit einem weiteren, teilweise oder ganz geschlossenen Steuerelement kann die Ausbildung geeigneter Wirbelformen begünstigt werden. Bei gleichzeitiger vollständiger Öffnung beider Steuerelemente entfällt seitens der Steuerelemente jegliche Drosselung, was den Betrieb bei Vollast begünstigen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführung verschließt das Steuerelement im geschlossenen Zustand den freien Strömungsquerschnitt des zugeordneten Einlaßkanals vollständig. Die Frischgasversorgung des Zylinders erfolgt ausschließlich über den weiteren, nicht verschlossenen Einlaßkanal. Dies begünstigt insbesondere die Ausbildung eines Dralls im Brennraum.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung liegt eine Schwenkachse des Steuerelementes quer zu einer Kanalachse des Einlaßkanals, wobei das Steuerelement als ein um die Schwenkachse beweglicher Drehschieber mit einem teilzylindrischen Steuerabschnitt ausgebildet ist, und wobei in einer Kanalwand des Einlaßkanals eine Aufnahmetasche für den Steuerabschnitt vorgesehen ist. Mit geringem konstruktiven Aufwand kann je nach Stellung des Drehschiebers der Einlaßkanal vollständig freigegeben oder vollständig verschlossen werden. In beliebigen Zwischenpositionen wirkt der teilzylindrische Steuerabschnitt nicht nur als Drosselelement, sondern auch als Strömungsleitelement. Die Strömung wird zu der der Aufnahmetasche gegenüberliegenden Kanalwand hin geleitet und strömt das nachfolgende Einlaßventil unsymmetrisch an. Dieser Effekt kann für eine gezielte Wirbelbildung genutzt werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung ist die Aufnahmetasche bezogen auf eine Hubrichtung des Kolbens unterhalb des Einlaßkanals angeordnet, wobei eine Herausschwenkung des Steuerabschnitts des Drehschiebers nach oben aus der Aufnahmetasche heraus vorgesehen ist. Im halbgeöffneten Zustand wird die Strömung im Einlaßkanal zur Oberseite umgelenkt und strömt das Einlaßventil vorrangig nahe der Mitte des Zylinderkopfes an. Bezogen auf die Hubrichtung des Kolbens strömt das Frischgas mit einer ausgeprägten radialen Richtungskomponente ein. Die Ausbildung einer ausgeprägten Verwirbelung wird begünstigt.
  • Die beiden Steuerelemente sind vorteilhaft in einem direkt an den Zylinderkopf angrenzenden Steuergehäuse angeordnet. Zwischen den Steuerelementen und den Einlaßventilen liegt ein nur kurzer Strömungsweg. Das bei Zwischenpositionen der Steuerelemente erzeugte, ungleichförmig über den Strömungsquerschnitt verteilte Strömungsprofil bleibt zumindest näherungsweise ungestört bis zur Einströmung in den Zylinder erhalten.
  • Das Steuergehäuse ist bevorzugt symmetrisch aufgebaut und umfaßt insbesondere zwei zueinander symmetrische Teilgehäuse für je ein Steuerelement. Der symmetrische Aufbau ist fertigungstechnisch einfach zu realisieren. Beide Steuerelemente der beiden Einlaßkanäle weisen infolge des symmetrischen Aufbaus die gleiche Steuercharakteristik auf. Die gegenseitige Abstimmung der Strömungsverhältnisse ist vereinfacht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist ein Steuerelement vollständig geöffnet und das andere Steuerelement vollständig geschlossen. Hierbei bildet sich im Brennraum ein "Drall" aus, dessen Wirbelachse im wesentlichen der Längsachse des Zylinders bzw. der Hubrichtung des Kolbens entspricht. In zweckmäßiger Alternative liegen beide Steuerelemente in gleicher Position und werden insbesondere teilweise geschlossen. Hierbei bildet sich im Brennraum ein "Tumble" aus, dessen Wirbelachse quer zur Hubrichtung des Kolbens bzw. zur Zylinderlängsachse liegt. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, daß ein Steuerelement vollständig geöffnet und das andere Steuerelement teilweise geschlossen wird. Hierdurch kann gleichzeitig "Drall" und "Tumble" erzeugt werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Einlaß systems einer Brennkraftmaschine mit zwei Einlaßkanälen pro Zylinder und mit je einem separat ansteuerbaren Steuerelement in den Einlaßkanälen;
  • 2 eine perspektivische Darstellung eines Steuergehäuses zur Aufnahme der Steuerelemente nach 1;
  • 3 eine schematische Längsschnittdarstellung der Anordnung nach 1 im Bereich des Steuergehäuses mit vollständig geöffnetem Steuerelement;
  • 4 die Anordnung nach 3 mit teilweise geschlossenem Steuerelement;
  • 5 die Anordnung nach den 3 und 4 mit vollständig geschlossenem Steuerelement;
  • 6 eine Schemadarstellung des im Zylinder der Anordnung nach 1 ausgebildeten "Dralls" bei einem vollständig geöffneten und einem vollständig geschlossenen Steuerelement;
  • 7 die Anordnung nach 6 mit zwei gleichartig teilweise geschlossenen Steuerelementen zur Ausbildung von "Tumble" im Brennraum;
  • 8 die Anordnung nach den 6 und 7 mit "Drall" und "Tumble" im Brennraum bei einem vollständig geöffneten und einem teilweise geschlossenen Steuerelement.
  • 1 zeigt in einer perspektivischen Schemadarstellung ein Einlaßsystem einer turboaufgeladenen, direkteinspritzenden Viertakt-Brennkraftmaschine im Bereich eines Zylinders 1. Die erfindungsgemäß ausgeführte Brennkraftmaschine weist mindestens einen solchen Zylinder 1 mit dem zugeordneten Einlaßsystem auf. Bei einer mehrzylindrischen Ausführung ist jeder der Zylinder 1 mit dem gleichen Einlaßsystem ausgestattet.
  • Im Zylinder 1 ist ein angedeuteter Kolben 2 geführt. Der Kolben 2 liegt hier nahe seinem unteren Totpunkt, von wo aus er zyklisch in einer durch einen Pfeil 18 angegebenen Hubrichtung im Zylinder 1 nach oben und anschließend entgegen der Hubrichtung 18 nach unten bewegt wird. Der Zylinder 1 ist nach oben in der Hubrichtung 18 durch einen Zylinderkopf 4 verschlossen. Durch den Zylinder 1, die Oberseite des Kolbens 2 und den Zylinderkopf 4 ist ein Brennraum 3 begrenzt.
  • Im Zylinderkopf 4 sind zwei dem gleichen Zylinder 1 zugeordnete Einlaßventile 5 angeordnet. Des weiteren führen zwei separate Einlaßkanäle 7, 8 über je eines der beiden Einlaßventile 5 durch den Zylinderkopf 4 hindurch in den gleichen Brennraum 3 des Zylinders 1. Bei geöffneten Einlaßventilen 5 wird durch die beiden Einlaßkanäle 7, 8 Frischluft zur Verbrennung in den Brennraum 3 eingeleitet und dort mit direkt in den Brennraum 3 eingespritztem Kraftstoff vermischt. Es kann auch zweckmäßig sein, für eine Saugrohreinspritzung Injektoren in den beiden Einlaßkanälen 7, 8 oder in einem vorgeschalteten gemeinsamen Einlaßkanal anzuordnen.
  • Es ist ein teilweise geschnitten dargestelltes Steuergehäuse 19 vorgesehen, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Teilgehäuse 20, 21 umfaßt. Die beiden Einlaßkanäle 7, 8 führen durch je ein Teilgehäuse 20, 21. In den beiden Teilgehäusen 20, 21 ist je ein Steuerelement 9, 10 angeordnet. Die Strömungsverhältnisse in den beiden Einlaßkanälen 7, 8 werden separat voneinander durch die beiden Steuerelemente 9, 10 eingestellt. Abhängig von den verschiedenen weiter unten näher beschriebenen Einstellpositionen der beiden Steuerelemente 9, 10 wird das in den Brennraum 3 einströmende Gas verwirbelt.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Steuergehäuses 19 nach 1. Die beiden Teilgehäuse 20, 21 sind auf einer Grundplatte 23 spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieachse 22 angeordnet, die zwischen den beiden Einlaßkanälen 7, 8 verläuft. Die beiden Teilgehäuse 20, 21 sind spiegelsymmetrisch zur Symmetrieachse 22 aufgebaut und im übrigen identisch zueinander. Es kann auch zweckmäßig sein, zwei gleiche Teilgehäuse 20, 21 vorzusehen, die rotationssymmetrisch zu einer Symmetrieachse 32 angeordnet sind, wobei die Symmetrieachse 32 achsparallel mittig zwischen den beiden Einlaßkanälen 7, 8 verläuft.
  • Die beiden auf die Strömungsverhältnisse in den Einlaßkanälen 7, 8 wirkenden, in 1 dargestellten Steuerelemente 9, 10 sind um die gleiche Schwenkachse 12 in den jeweiligen Teilgehäusen 20, 21 schwenkbar gelagert. Es kann zweckmäßig sein, eine Kopplung der Schwenkbewegung beider Steuerelemente 9, 10 untereinander beispielsweise durch eine Kurvenscheibe, einen Nockentrieb oder dgl. vorzusehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind sie unabhängig voneinander betätigbar. Zur voneinander unabhängigen Betätigung sind hier als Versuchsaufbau je eine Handkurbel 24 vorgesehen. Im praktischen Betrieb ist eine elektromechanische, pneumatische oder hydraulische Betätigung zweckmäßig, die durch ein geeignetes, nicht dargestelltes Steuergerät gesteuert oder geregelt wird.
  • 3 zeigt eine Längsschnittdarstellung der Anordnung nach 1 im Bereich des Zylinderkopfes 4 und des angrenzenden Steuergehäuses 19. Das Steuergehäuse 19 ist direkt an den Zylinderkopf 4 angeflanscht, wobei hier der besseren Übersichtlichkeit halber nur das Teilgehäuse 20 mit dem Steuerelement 9 gezeigt ist.
  • Das Steuerelement 9 kann eine verstellbare Blende, ein verstellbares Leitblech oder dgl. sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Drehschieber 14 ausgeführt. Die Schwenkachse 12 liegt mittig in einer Kanalachse 13 des Einlaßkanals 7 und verläuft quer durch einen freien Strömungsquerschnitt 11 des Einlaßkanals 7. Der schwenkbare Drehschieber 14 umfaßt einen teilzylindrischen Steuerabschnitt 15, der mit zwei seitlichen, in 1 gezeigten Wangen 33 einteilig verbunden ist. Die gelenkige Lagerung des Drehschiebers 14 erfolgt an den seitlichen Wangen 33. In einer bezogen auf die Hubrichtung 18 untere Kanalwand 16 ist eine teilzylindrische Aufnahmetasche 17 eingeformt, die an einer teilzylindrischen Außenfläche des Steuerabschnitts 15 strömungsdicht anliegt. Für die beiden in 1 gezeigten Seitenwangen 33 sind ebenfalls strömungsdicht anliegende, hier nicht näher gezeigte Aufnahmetaschen in den Seitenwänden des Einlaßkanals 7 vorgesehen.
  • In der Darstellung nach 3 ist der Drehschieber 14 in eine voll geöffnete Stellung verschwenkt, demnach der Steuerabschnitt 15 bezogen auf die Schließstellung 13 in einer 90°-Stellung liegt. Hierbei fluchtet eine innere ebene Leitfläche 25 des Steuerabschnitts 15 mit der unteren Kanalwand 16 des Einlaßkanals 7. Auch die Innenflächen der Seitenwangen 33 (1) fluchten zu den entsprechenden inneren Seitenwänden des Einlaßkanals 7. Nicht dargestellte Achszapfen zur Verschwenkung des Drehschiebers 14 verlaufen von den Seitenwangen 33 (1) nur nach außen und ragen nicht in den Einlaßkanal 7 hinein. Der Drehschieber 14 liegt damit in der 90°-Position nach 3 vollständig außerhalb des freien Strömungsquerschnittes 11 und gibt diesen vollständig frei. Angesaugte Verbrennungsluft strömt ungestört und unbeeinflußt entsprechend einem Pfeil 27 im wesentlichen parallel zur Kanalachse 13.
  • Aus der in 3 gezeigten, vollständig geöffneten Position heraus kann der Drehschieber 14 bedarfsweise nach oben in Richtung eines Pfeiles 26 um die Schwenkachse 12 herum verschwenkt werden. Eine teilweise geschlossene Schwenkposition ist in 4 gezeigt, wobei sich der Steuerabschnitt 15 in einer bezogen auf die Schließstellung um einen Winkel von etwa 40° verschwenkten Lage befindet. Der Steuerabschnitt 15 ist teilweise aus seiner Aufnahmetasche 17 in Richtung des Pfeiles 26 herausgeschwenkt. Dabei liegt immer noch ein Abschnitt seiner teilzylindrischen Außenfläche strömungsdicht an der teilzylindrischen Innenfläche der Aufnahmetasche 17 an. Da die Aufnahmetasche 17 bezogen auf die Hubrichtung 18 unterhalb des Einlaßkanals 7, also in der unteren Kanalwand 16 angeordnet ist, ist die innere Leitfläche 25 des Steuerabschnitts 15 bezogen auf die Hubrichtung 18 und die Strömungsrichtung schräg nach oben und in Richtung des Zylinderkopfs 4 geneigt.
  • Der Steuerabschnitt 15 wirkt hier als Strömungsleitelement, welches die anströmende Verbrennungsluft über die schräg stehende innere Leitfläche 25 entsprechend einem Pfeil 28 schräg nach oben mit einer Richtungskomponente in der Hubrichtung 18 nach oben umleitet. Gleichzeitig bewirkt der verschwenkte Steuerabschnitt 15 eine Verengung des Strömungsquerschnittes im Einlaßkanal 7, womit der Drehschieber 14 auch als Drosselelement den Volumenstrom verringert. Neben der Umlenkung der Strömung schräg nach oben wird auch stromab des Drehschiebers 14 eine Verwirbelung im Einlaßkanal 7 erzeugt.
  • Der verwirbelte und entsprechend dem Pfeil 28 nach oben ausgelenkte Volumenstrom der Ansaugluft oder – bei einer Saugrohreinspritzung – des Kraftstoff/Luft-Gemisches verläuft stromab des Drehschiebers 14 mit einem über den Querschnitt des Einlaßkanals 7 gemessenen Geschwindigkeitsprofil, bei dem sich im Bereich der unteren Kanalwand 16 eine verringerte Strömungsgeschwindigkeit und im Bereich der gegenüberliegenden oberen Kanalwand eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit einstellt.
  • 5 zeigt noch die Anordnung nach den 3 und 4 mit dem in der Schwenkrichtung 26 in eine 0°-Position verschwenkten Drehschieber 14. Der Steuerabschnitt 15 liegt strömungsdicht an der oberen Kanalwand an. Des weiteren liegt noch ein kleiner Teilabschnitt der zylindrischen Außenwand des Steuerabschnitts 15 an der teilzylindrischen Innenwand der Aufnahmetasche 17 an, wodurch der Strömungsquerschnitt des Einlaßkanals 7 vollständig und strömungsdicht verschlossen ist. Eine Durchströmung mit Frischgas ist vollständig unterbunden oder zumindest stark vermindert. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach den 4 und 5 mit der nach 3 überein. Die Anordnung des in 1 gezeigten Teilgehäuses 21 mit dem Steuerelement 10 ist in analoger Weise aufgebaut. Die beiden Steuerelemente 9, 10 werden unabhängig voneinander betätigt und können in gleiche oder verschiedene Positionen umgestellt werden. Gegenüber den in den 3 bis 5 gezeigten Positionen sind beliebige Zwischenpositionen möglich.
  • Die 6, 7 und 8 zeigen die Anordnung nach 1 mit durch Pfeile 27, 28, 30, 31, 32 dargestelltem Strömungsverlauf. Nach 6 ist das Steuerelement 9 entsprechend der Darstellung in 3 vollständig geöffnet, wodurch Frischgas entsprechend dem Pfeil 27 ungestört durch den Einlaßkanal 7 und das nachgeschaltete Einlaßventil 5 in den Brennraum 3 gelangt. Der weitere Einlaßkanal 8 ist durch das Steuerelement 10 entsprechend der Darstellung nach 5 vollständig verschlossen, demnach durch das zugeordnete Einlaßventil 5 kein Frischgas in den Brennraum 3 gelangt.
  • Den beiden Einlaßventilen 5 liegen zwei angedeutete Auslaßventile 34 gegenüber. Entsprechend der Darstellung nach den 3 bis 5 verläuft die Kanalachse 13 in einem näherungsweise rechten Winkel zur Hubrichtung 18. Dementsprechend weist die Frischgasströmung im Einlaßkanal 7 eine Richtungskomponente auf, die zum gegenüberliegenden Auslaßventil 34 weist. Die beiden Einlaßventile 5 liegen mit seitlichem Abstand zueinander. Dementsprechend strömt das Frischgas des Einlaßkanals 7 entsprechend dem Pfeil 27 mit einer tangentialen Richtungskomponente bezogen auf die Längsachse des Zylinders 1 in den Brennraum 3. Da der benachbarte Einlaßkanal 8 verschlossen ist, entsteht hier keine gegenläufige tangentiale Einströmung. Die tangentiale Einströmung durch das Einlaßventil 5 des Einlaßkanals 7 bewirkt einen als "Drall" bezeichneten Wirbel im Brennraum 3, der durch Pfeile 30 dargestellt ist.
  • Nach 7 ist eine weitere Betriebsart des Einlaßsystems vorgesehen, bei der beide Steuerelemente 9, 10 entsprechend der Darstellung in 4 teilweise geschlossen sind. In beiden Einlaßkanälen 7, 8 bildet sich eine Strömung entsprechend der Pfeile 28 aus, die stromab der Steuerelemente 9, 10 im Bereich der jeweiligen Kanaloberseite konzentriert ist. Diese Konzentration führt dazu, daß der jeweilige Frischgasstrom der Einlaßkanäle 7, 8 vorrangig in denjenigen Bereich durch die zugeordneten Einlaßventile 5 in den Brennraum 3 einströmt, der den gegenüberliegenden Auslaßventilen 34 zugewandt liegt. Die beiden Frischgasströme 28 weisen hierdurch eine ausgeprägtere tangentiale Richtungskomponente auf. Infolge der gleichen Stellung der beiden Steuerelemente 9, 10 sind beide Volumenströme in den Einlaßkanälen 7, 8 gleichartig ausgebildet. Die spiegelsymmetrische Einströmung durch die beiden Einlaßventile 5 in den Brennraum 3 hinein verhindert das Entstehen eines "Dralls", entsprechend der Darstellung nach 6. Die tangentiale Richtungskomponente führt zur Ausbildung eines Strömungsbildes im Brennraum 3, wie er durch Pfeile 31 dargestellt ist. Es entsteht ein als "Tumble" bezeichneter Wirbel, dessen Wirbelachse quer zur Zylinderlängsachse liegt. Die Ausbildung dieses Wirbels kann durch einen mehr oder weniger ausgeprägten Öffnungsgrad beider Steuerelemente 9, 10 beeinflußt werden, wobei in diesem Betriebsmodus beide Steuerelemente 9, 10 um das gleiche Maß geöffnet sind. Für den Volllastbetrieb kann es auch zweckmäßig sein, beide Steuerelemente 9, 10 vollständig zu öffnen.
  • Das Strömungsbild eines weiteren Betriebsmodus ist noch in 8 gezeigt. Hierbei ist das Steuerelement 9 im Einlaßkanal 7 entsprechend der Darstellung nach 3 vollständig geöffnet. Gleichzeitig ist das Steuerelement 10 im Einlaßkanal 8 entsprechend der Darstellung nach 4 teilweise geschlossen. Der Volumenstrom des Frischgases entsprechend dem Pfeil 27 im Einlaßkanal 7 ist größer als der Volumenstrom entsprechend dem Pfeil 28 im Einlaßkanal 8. Es bildet sich im Brennraum 3 ein "Drall" entsprechend dem Pfeil 30 aus. Gleichzeitig bewirkt die Einströmung des Frischgases durch den Einlaßkanal 8 mit der tangentialen Richtungskomponente einen "Tumble" entsprechend der Pfeile 31. Insgesamt entsteht im Brennraum 3 eine Kombination aus "Drall" und "Tumble" entsprechend der Pfeile 30, 31.
  • In den Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach den 6 bis 8 werden durch das mindestens teilweise Schließen mindestens eines der beiden Steuerelemente 9, 10 die dort gezeigten Wirbelformen im Brennraum 3 erzeugt. Gleichzeitig entsteht gegenüber einer vollständigen Öffnung beider Steuerelemente 9, 10 eine Drosselung des Gesamtvolumenstroms beider Einlaßkanäle 7, 8 mit einem erhöhten Grad an Verwirbelung auch schon stromauf der Einlaßventile 5. Die Gemischaufbereitung ist verbessert. Zumindest im Teillastbereich kann eine erhöhte Abgasrückführungsrate eingesetzt werden.

Claims (14)

  1. Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine, umfassend mindestens einen Zylinder (1) mit einem darin geführten Kolben (2) und mit einem Brennraum (3), einen den Brennraum (3) begrenzenden Zylinderkopf (4) mit zwei Einlaßventilen (5) pro Zylinder (1), sowie zwei Einlaßkanäle (7, 8) pro Zylinder (1), die Gas über die beiden Einlaßventile (5) durch den Zylinderkopf (4) hindurch in den Brennraum (3) führen, wobei in den beiden Einlaßkanälen (7, 8) je ein verstellbares Steuerelement (9, 10) zur Verwirbelung des in den Brennraum (3) einströmenden Gases angeordnet ist.
  2. Einlaßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerelemente (9, 10) zur voneinander unabhängigen Betätigung vorgesehen sind.
  3. Einlaßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (9, 10) ein Drosselelement ist.
  4. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (9, 10) ein die Strömungsrichtung des Gases beeinflussendes Strömungsleitelement ist.
  5. Einlaßsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerlement (9, 10) im geöffneten Zustand vollständig außerhalb eines freien Strömungsquerschnittes (11) vom zugeordneten Einlaßkanal (7, 8) liegt.
  6. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerlement (9, 10) im geschlossenen Zustand den freien Strömungsquerschnitt (11) des zugeordneten Einlaßkanals (7, 8) vollständig verschließt.
  7. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkachse (12) des Steuerelementes (9, 10) quer zu einer Kanalachse (13) des Einlaßkanals (7, 8) liegt, wobei das Steuerelement (9, 10) als ein um die Schwenkachse (12) schwenkbarer Drehschieber (14) mit einem teilzylindrischen Steuerabschnitt (15) ausgebildet ist, und wobei in einer Kanalwand (16) des Einlaßkanals (7, 8) eine Aufnahmetasche (17) für den Steuerabschnitt (15) vorgesehen ist.
  8. Einlaßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmetasche (17) bezogen auf eine Hubrichtung (18) des Kolbens (2) unterhalb des Einlaßkanals (7, 8) angordnet ist, wobei eine Herausschwenkung des Steuerabschnitts (15) des Drehschiebers (14) nach oben aus der Aufnahmetasche (17) heraus vorgesehen ist.
  9. Einlaßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerelemente (9, 10) in einem direkt an den Zylinderkopf (4) angrenzenden Steuergehäuse (19) angeordnet sind.
  10. Einlaßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (19) symmetrisch aufgebaut ist und insbesondere zwei zueinander symmetrische Teilgehäuse (20, 21) für je ein Steuerelement (9, 10) umfaßt.
  11. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Einlaßsystem, das die Merkmale nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt, bei dem die Strömungsverhältnisse in den beiden Einlaßkanälen (7, 8) separat voneinander durch die beiden Steuerelemente (9, 10) eingestellt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Drallströmung ein Steuerlement (9) vollständig geöffnet und das andere Steuerelement (10) vollständig geschlossen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Tumbleströmung beide Steuerlemente (9, 10) teilweise geschlossen werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß bedarfsweise ein Steuerelement (9) vollständig geöffnet und das andere Steuerelement (10) teilweise geschlossen wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2333293A1 (de) * 2009-11-19 2011-06-15 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Luftansaugvorrichtung für Verbrennungsmotor
ITBO20100320A1 (it) * 2010-05-19 2011-11-20 Magneti Marelli Spa Valvola a farfalla per un motore a combustione interna con otturatore eccentrico
DE102011016644A1 (de) 2011-04-09 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Einlasssystem einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem Einlasssystem
DE102014225626A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Regelvorrichtung, Saugrohr und Brennkraftmaschine
DE102017112350A1 (de) 2017-06-06 2018-12-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102018213237A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sauganlage für eine Brennkraftmaschine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2333293A1 (de) * 2009-11-19 2011-06-15 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Luftansaugvorrichtung für Verbrennungsmotor
ITBO20100320A1 (it) * 2010-05-19 2011-11-20 Magneti Marelli Spa Valvola a farfalla per un motore a combustione interna con otturatore eccentrico
EP2388457A1 (de) 2010-05-19 2011-11-23 Magneti Marelli S.p.A. Drosselklappe für eine Brennkraftmaschine mit exzentrischer Verschlussklappe
DE102011016644A1 (de) 2011-04-09 2012-11-15 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Einlasssystem einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine mit einem Einlasssystem
DE102014225626A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-30 Volkswagen Aktiengesellschaft Regelvorrichtung, Saugrohr und Brennkraftmaschine
DE102014225626B4 (de) 2014-12-11 2019-01-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Regelvorrichtung, Saugrohr und Brennkraftmaschine
DE102017112350A1 (de) 2017-06-06 2018-12-06 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102018213237A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Sauganlage für eine Brennkraftmaschine
DE102018213237B4 (de) 2018-08-07 2024-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Motorradbrennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einer Motorradbrennkraftmaschinensauganlage und Verfahren zum Steuern einer solchen Motorradbrennkraftmaschinensauganlage

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